鸟类是脊椎动物进化主干上的一个侧枝，这个侧枝从爬行动物时代就开始分化了，虽然距今已年代久远，但因它们的活动领域稳定，筑巢又在高枝或峭壁之上，不易遭受地面动物的侵犯，相对比较安全，所以生存到了现代。
据古生物学家的研究，鸟类的祖先是起源于一类尚未特化的爬行动物。在三叠纪时期，爬行动物刚刚兴盛，在此演化主干上的动物是四肢骨、肩胛骨和坐骨的变化。有一类爬行动物想靠自己的力量冲向天空，像昆虫一样主动飞翔，就必须要长出一副翅膀来。可它们不会像西方神话中描述的天使那样：四肢健全，再从后背生出一双翅膀来，而是有得必有失，以失去前肢来换取翅膀。在前肢变翼的过程中又分化出来两支，一支是皮质翼，一支是羽毛翼，皮质翼的代表动物是翼龙，而羽毛翼的代表动物便是始祖鸟。
目前，全世界发现的始祖鸟化石仅有7个，个个都可以说得上是世间珍贵标本，它们都被发现在德国巴伐利亚省石灰石矿山中。经过年代测定，它们是生活在距今1.4亿年前的侏罗纪晚期，和乌鸦一般大小，长着多节尾椎骨组成的长尾，嘴里有牙齿，翅膀的前端残留着爪，如果不是同时找到它的羽毛印痕，很可能把它鉴定为爬行动物。鸟类是从初龙类中的槽齿类演化而来的，槽齿类兴盛于三叠纪，而始祖鸟是侏罗纪晚期的，它们之间有长达8000～9000万年的空白区，这比整个新生代还要长。在这段时间中肯定会有更古老的鸟类化石，但现在还未找到，从这点上讲，“始祖鸟”的译名是不确切的，它并不是最早的鸟类代表，其实它的拉丁文名字叫古翼鸟，是我国学术界译错了。
为什么说始祖鸟是爬行动物和鸟类之间的中间环节呢？因为它还保留爬行类的一些特征，除上述提到的以外，还有：骨骼没有气窝；三根掌骨没有愈合成腕掌骨；肋骨细，无钩状突起，这些特征与鸟类比起来是非常落后和原始的。但它也有鸟类的一些特征，如有羽毛，就意味着它已是恒温动物了。恒温动物始终保持一个相对稳定的体温，这就加强了这类动物对环境适应的能力，为有效地征服空间提供了必要的基础。第三掌骨已与腕骨翕合，这是后来的鸟类掌骨都愈合成腕掌骨的开始。始祖鸟代表着爬行类过渡到鸟类的一个中间环节，这种过渡型的动物身上分类界线是很模糊的。
始祖鸟的行动方式，有人认为它是地上的走禽，靠后肢支持体重，以尾巴保持平衡，靠生有羽毛的翼扇动空气产生前推力，帮助它向前奔跑，形如鸡跑时一样；也有人认为它是以树栖为主，它的两足拇趾向后与另三个相对立，很适合抓握树枝，它的前肢趾端长的爪也是抓握树枝的有力的证据。它从地面起飞，落到树上，再从这一棵树滑翔到另一树，指端的爪是在树枝上降落时用来稳定身体的，它的长尾也不适合起落和扭转方向，所以专家推测始祖鸟大概是一种飞行能力低、起落不快的鸟，嘴中的牙齿用来咬死昆虫和鱼类的。
由于鸟类是在空间活动的高等动物，死后落到陆地或水里。随时都有被其他动物吃掉的可能，如果没有被及时埋藏，也会腐烂掉，而这种概率极大；在中生代时期，陆地和水里繁生有大量的爬行动物和鱼类，被称为爬行动物时代，刚分化出来的鸟类，无论从适应能力或从数量上讲都处在开始阶段，不占优势，随时都会遭受攻击，故化石从总量上讲也不可能很多。因此，以目前为止也只有7件始祖鸟的化石，对它的研究也还有困难。